Наноласерот е еден вид микро и нано уред кој е направен од наноматеријали како што е наножицата како резонатор и може да емитува ласер под фотоексцитација или електрична ексцитација. Големината на овој ласер е често само стотици микрони или дури десетици микрони, а дијаметарот е до нанометарски ред, што е важен дел од идниот тенок филмски дисплеј, интегрираната оптика и други области.
Класификација на наноласер:
1. Наножичен ласер
Во 2001 година, истражувачите на Универзитетот во Калифорнија, Беркли, во Соединетите Американски Држави, го создадоа најмалиот ласер во светот - наноласери - на нанооптичка жица, само една илјадитина од должината на човечка коса. Овој ласер не само што емитува ултравиолетови ласери, туку може да се подеси и да емитува ласери со опсег од сина до длабока ултравиолетова боја. Истражувачите користеле стандардна техника наречена ориентирана епифитација за да го создадат ласерот од кристали од чист цинк оксид. Тие прво „култивирале“ наножици, односно формирани на златен слој со дијаметар од 20 nm до 150 nm и должина од 10.000 nm жици од чист цинк оксид. Потоа, кога истражувачите ги активирале кристалите од чист цинк оксид во наножиците со друг ласер под стаклена градина, кристалите од чист цинк оксид емитирале ласер со бранова должина од само 17 nm. Ваквите наноласери на крајот би можеле да се користат за идентификување хемикалии и подобрување на капацитетот за складирање информации на компјутерските дискови и фотонските компјутери.
2. Ултравиолетов наноласер
По појавата на микро-ласери, микро-диск ласери, микро-прстенести ласери и квантни лавински ласери, хемичарот Јанг Пеидонг и неговите колеги од Универзитетот во Калифорнија, Беркли, направија наноласери на собна температура. Овој наноласер од цинк оксид може да емитува ласер со ширина на линијата помала од 0,3 nm и бранова должина од 385 nm под светлосна ексцитација, што се смета за најмалиот ласер во светот и еден од првите практични уреди произведени со употреба на нанотехнологија. Во почетната фаза на развој, истражувачите предвидоа дека овој ZnO наноласер е лесен за производство, има висока осветленост, мала големина, а перформансите се еднакви или дури и подобри од GaN сините ласери. Поради можноста за производство на низи од наножици со висока густина, ZnO наноласерите можат да влезат во многу апликации што не се можни со денешните GaAs уреди. За да се одгледуваат вакви ласери, ZnO наножицата се синтетизира со метод на гасен транспорт, што катализира епитаксијален раст на кристалите. Прво, сафирната подлога е обложена со слој од златен филм со дебелина од 1 nm ~ 3,5 nm, а потоа се става на алуминиумски сад, материјалот и подлогата се загреваат на 880 ° C ~ 905 ° C во проток на амонијак за да се произведе Zn пареа, а потоа Zn пареата се транспортира до подлогата. Наножици од 2μm ~ 10μm со хексагонален пресек беа генерирани во процесот на раст од 2min ~ 10min. Истражувачите открија дека ZnO наножицата формира природна ласерска празнина со дијаметар од 20nm до 150nm, а поголемиот дел (95%) од нејзиниот дијаметар е од 70nm до 100nm. За да ја проучат стимулираната емисија на наножиците, истражувачите оптички го пумпаа примерокот во стаклена градина со четвртиот хармоничен излез на Nd:YAG ласер (бранова должина 266nm, ширина на пулсот 3ns). За време на еволуцијата на спектарот на емисија, светлината се менува со зголемување на моќноста на пумпата. Кога ласерското зрачење ќе го надмине прагот на ZnO наножицата (околу 40kW/cm), највисоката точка ќе се појави во спектарот на емисија. Ширината на линијата на овие највисоки точки е помала од 0,3nm, што е повеќе од 1/50 помалку од ширината на линијата од темето на емисијата под прагот. Овие тесни ширини на линиите и брзото зголемување на интензитетот на емисијата ги наведоа истражувачите да заклучат дека стимулираната емисија навистина се јавува кај овие наножици. Затоа, овој низ од наножици може да дејствува како природен резонатор и на тој начин да стане идеален извор на микро ласер. Истражувачите веруваат дека овој наноласер со кратка бранова должина може да се користи во областите на оптичко пресметување, складирање на информации и наноанализатор.
3. Квантни ласери за бунари
Пред и по 2010 година, ширината на линијата врежана на полупроводничкиот чип ќе достигне 100 nm или помалку, и ќе има само неколку електрони што се движат во колото, а зголемувањето и намалувањето на електронот ќе имаат големо влијание врз работата на колото. За да се реши овој проблем, се родија квантните ласери за бунари. Во квантната механика, потенцијалното поле што го ограничува движењето на електроните и ги квантизира се нарекува квантен бунар. Ова квантно ограничување се користи за формирање на квантни енергетски нивоа во активниот слој на полупроводничкиот ласер, така што електронската транзиција помеѓу енергетските нивоа доминира над возбуденото зрачење на ласерот, кој е квантен ласер за бунари. Постојат два вида квантни ласери за бунари: квантни линиски ласери и квантни точки ласери.
① Квантен линиски ласер
Научниците развија квантни жичени ласери кои се 1.000 пати помоќни од традиционалните ласери, правејќи голем чекор кон создавање побрзи компјутери и комуникациски уреди. Ласерот, кој може да ја зголеми брзината на аудио, видео, интернет и други форми на комуникација преку оптички мрежи, беше развиен од научници на Универзитетот Јеил, Lucent Technologies Bell LABS во Њу Џерси и Институтот за физика Макс Планк во Дрезден, Германија. Овие ласери со поголема моќност би ја намалиле потребата од скапи повторувачи, кои се инсталираат на секои 80 км (50 милји) по комуникациската линија, повторно произведувајќи ласерски импулси кои се помалку интензивни додека патуваат низ влакното (повторувачи).
Време на објавување: 15 јуни 2023 година